Warmer temperature in die Arktiese gebied ontdooi die streek se permafrost – ’n bevrore laag grond onder die aarde – en laat moontlik virusse wat tienduisende jare lank dormant is, herleef.
terwyl 'n pandemie wat veroorsaak word deur 'n siekte uit die verre verlede lyk soos die uitgangspunt van 'n wetenskapfiksiefilm, waarsku wetenskaplikes dat die risiko's, net gering, onderskat word. Tydens ontdooiings kan chemiese en radioaktiewe afval van die Koue Oorlog vrygestel word, wat spesies moontlik benadeel en ekosisteme ontwrig.
"Daar is baie aan die gang met die permafrost wat kommerwekkend is, en dit wys regtig hoekom dit baie belangrik is dat ons soveel as moontlik van die permafrost gevries hou," het Kimberley Miner, 'n klimaatwetenskaplike by die NASA Jet Propulsion Laboratory by die California Institute of Technology in Pasadena, Kalifornië.
Permafrost strek oor een vyfde van die Noordelike Halfrond en het lank die Arktiese toendra en boreale woude van Alaska, Kanada en Rusland ondersteun. Dit dien as 'n tydkapsule en bewaar die gemummifiseerde oorblyfsels van verskeie uitgestorwe wesens wat wetenskaplikes in onlangse jare kon ontdek en ontleed, insluitend twee grotleeumannetjies en 'n wollerige renoster.
Permafrost is 'n geskikte bergingsmedium nie net omdat dit koud is nie; dit is ook 'n suurstofvrye omgewing waar lig nie deurdring nie. Die huidige Arktiese temperature verhit egter tot vier keer vinniger as die res van die aarde, wat die streek se boonste laag permafrost ondermyn.
Jean-Michel Claverie, 'n emeritus-professor in medisyne en genomika aan die Aix-Marseille Universiteit Skool vir Geneeskunde in Marseille, Frankryk, het aardmonsters wat van Siberiese permafrost geneem is, getoets om te sien of enige virale deeltjies daarin vervat nog aansteeklik is. Hy is op soek na "zombie-virusse", soos hy dit noem, en hy het 'n paar gevind.
Die virusjagter
Claverie bestudeer 'n spesifieke tipe virus wat hy vir die eerste keer in 2003 ontdek het. Bekend as reuse-virusse, is hulle baie groter as die tipiese verskeidenheid en sigbaar onder 'n gewone ligmikroskoop, eerder as 'n kragtiger elektronmikroskoop – wat hulle 'n goeie model hiervoor maak tipe laboratoriumwerk.
Sy pogings om virusse op te spoor wat in permafrost gevries is, is deels geïnspireer deur 'n span Russiese wetenskaplikes wat in 2012 'n veldblom laat herleef het uit 'n 30,000 XNUMX jaar oue saadweefsel wat in 'n eekhoring se hol gevind is. (Sedertdien het wetenskaplikes ook antieke mikroskopiese diere suksesvol tot lewe gebring.)
In 2014 het hy daarin geslaag om 'n virus te laat herleef wat hy en sy span van die permafrost geïsoleer het, wat dit vir die eerste keer in 30,000 XNUMX jaar aansteeklik maak deur dit in gekweekte selle in te plaas. Vir veiligheid het hy gekies om 'n virus te bestudeer wat net eensellige amoebes kan teiken, nie diere of mense nie.
Hy het die prestasie in 2015 herhaal en 'n ander virustipe geïsoleer wat ook amoebes geteiken het. En in sy jongste navorsing, gepubliseer op 18 Februarie in die joernaal Viruses, het Claverie en sy span verskeie stamme van antieke virus geïsoleer uit veelvuldige monsters van permafrost wat van sewe verskillende plekke regoor Siberië geneem is en gewys dat hulle elkeen gekweekte amoebeselle kan besmet.
Die jongste stamme verteenwoordig vyf nuwe families virusse, bo en behalwe die twee wat hy voorheen herleef het. Die oudste was amper 48,500 16 jaar oud, gebaseer op radiokoolstofdatering van die grond, en kom van 'n monster van die aarde wat geneem is uit 'n ondergrondse meer 52 meter (27,000 voet) onder die oppervlak. Die jongste monsters, gevind in die maaginhoud en rok van 'n wollerige mammoet se oorskot, was XNUMX XNUMX jaar oud.
Dat amoeba-besmettende virusse na so lank steeds aansteeklik is, dui op 'n potensieel groter probleem, het Claverie gesê. Hy vrees dat mense sy navorsing as 'n wetenskaplike nuuskierigheid beskou en sien nie die vooruitsig dat antieke virusse weer lewendig word as 'n ernstige bedreiging vir openbare gesondheid nie.
"Ons beskou hierdie amoeba-besmettende virusse as surrogate vir alle ander moontlike virusse wat in die permafrost kan wees," het Claverie aan CNN gesê.
"Ons sien die spore van baie, baie, baie ander virusse," het hy bygevoeg. “So ons weet hulle is daar. Ons weet nie met sekerheid dat hulle nog lewe nie. Maar ons redenasie is dat as die amoeba-virusse nog lewendig is, daar geen rede is waarom die ander virusse nie nog lewendig sal wees en in staat sal wees om hul eie gashere te besmet nie.”
Presedent vir menslike infeksie
Spore van virusse en bakterieë wat mense kan besmet, is gevind wat in permafrost bewaar word.
’n Longmonster van ’n vrou se liggaam wat in 1997 uit permafrost in ’n dorpie op die Seward-skiereiland van Alaska opgegrawe is, bevat genomiese materiaal van die griep-stam wat vir die 1918-pandemie verantwoordelik was. In 2012 het wetenskaplikes bevestig die 300 jaar oue gemummifiseerde oorblyfsels van 'n vrou wat in Siberië begrawe is, bevat die genetiese tekens van die virus wat pokke veroorsaak.
’n Miltsiekte-uitbreking in Siberië wat tientalle mense en meer as 2,000 2016 rendiere tussen Julie en Augustus in XNUMX aangetas het, is ook gekoppel aan die dieper ontdooiing van die permafrost gedurende buitengewone warm somers, wat ou spore van Bacillus anthracis in staat gestel het om weer op te duik vanaf ou begraafplase of diere karkasse.
Birgitta Evengård, professor emerita aan Umea Universiteit se Departement Kliniese Mikrobiologie in Swede, het gesê daar moet beter toesig gehou word oor die risiko wat potensiële patogene inhou om permafrost te ontdooi, maar het gewaarsku teen 'n alarmistiese benadering.
"Jy moet onthou ons immuunverdediging is ontwikkel in noue kontak met mikrobiologiese omgewings," sê Evengård, wat deel is van die CLINF Nordic Centre of Excellence, 'n groep wat die uitwerking van klimaatsverandering op die voorkoms van aansteeklike siektes by mense en diere in noordelike streke.
"As daar 'n virus in die permafrost versteek is waarmee ons vir duisende jare nie in kontak was nie, kan dit wees dat ons immuunverdediging nie voldoende is nie," het sy gesê. “Dit is korrek om respek vir die situasie te hê en proaktief te wees en nie net reaktief nie. En die manier om vrees te beveg, is om kennis te hê.”
Natuurlik, in die regte wêreld weet wetenskaplikes nie hoe lank hierdie virusse aansteeklik kan bly sodra hulle aan hedendaagse toestande blootgestel word nie, of hoe waarskynlik die virus sal wees om 'n geskikte gasheer teë te kom. Nie alle virusse is patogene wat siektes kan veroorsaak nie; sommige is goedaardig of selfs voordelig vir hul gashere. En hoewel dit die tuiste van 3.6 miljoen mense is, is die Arktiese gebied steeds 'n yl bevolkte plek, wat die risiko van menslike blootstelling aan antieke virusse baie laag maak.
Tog, "die risiko sal waarskynlik toeneem in die konteks van aardverwarming," het Claverie gesê, "waarin permafrost-ontdooiing sal aanhou versnel, en meer mense die Arktiese gebied sal bevolk in die nasleep van industriële ondernemings."
En Claverie is nie alleen in die waarskuwing dat die streek 'n vrugbare grond kan word vir 'n oorloopgebeurtenis nie - wanneer 'n virus in 'n nuwe gasheer inspring en begin versprei.
Verlede jaar het 'n span wetenskaplikes navorsing gepubliseer oor monsters van grond en meer sediment geneem uit Lake Hazen, 'n varswatermeer in Kanada geleë binne die Arktiese Sirkel. Hulle het die genetiese materiaal in die sediment opvolg om virale handtekeninge en die genome van potensiële gashere – plante en diere – in die gebied te identifiseer.
Deur 'n rekenaarmodel-analise te gebruik, het hulle voorgestel dat die risiko dat virusse na nuwe gashere oorspoel, hoër is op plekke naby waar groot hoeveelhede gletsersmeltwater in die meer gevloei het - 'n scenario wat meer waarskynlik word namate die klimaat warm word.
Onbekende gevolge
Die identifisering van virusse en ander gevare in die opwarmende permafrost is die eerste stap om te verstaan watter risiko dit vir die Arktiese gebied inhou, het mynwerker by NASA se Jet Propulsion Laboratory gesê. Ander uitdagings sluit in om te kwantifiseer waar, wanneer, hoe vinnig en hoe diep permafrost sal ontdooi.
Ontdooiing kan 'n geleidelike proses van so min as sentimeter per dekade wees, maar gebeur ook vinniger, soos in die geval van massiewe landinsakkings wat skielik diep en oeroue lae permarys kan blootlê. Die proses stel ook metaan en koolstofdioksied in die atmosfeer vry – ’n oorgesiene en onderskatte aandrywer van klimaatsverandering.
Miner het 'n verskeidenheid potensiële gevare wat tans in Arktiese permafrost gevries is, gekatalogiseer in 'n 2021-artikel wat in die wetenskaplike joernaal Nature Climate Change gepubliseer is.
Daardie moontlike gevare sluit in begrawe afval van die ontginning van swaar metale en chemikalieë soos die plaagdoder DDT, wat in die vroeë 2000's verbied is. Radioaktiewe materiaal is ook in die Arktiese gebied gestort – deur Rusland en die Verenigde State – sedert die koms van kerntoetse in die 1950's.
"Skielike ontdooiing stel ou permafrost-horisonne vinnig bloot, wat verbindings en mikroörganismes vrystel wat in dieper lae gesekwestreer is," het Miner en ander navorsers in die 2021-artikel opgemerk.
In die navorsingstuk het Miner die direkte infeksie van mense met antieke patogene wat deur permafrost vrygestel is, as "tans onwaarskynlik" bestempel.
Miner het egter gesê sy is bekommerd oor wat sy "Methusalem-mikro-organismes" genoem het (vernoem na die Bybelse figuur met die langste lewensduur). Dit is organismes wat die dinamika van antieke en uitgestorwe ekosisteme in die hedendaagse Arktiese gebied kan bring, met onbekende gevolge.
Die heropkoms van antieke mikroörganismes het die potensiaal om grondsamestelling en vegetatiewe groei te verander, wat moontlik die uitwerking van klimaatsverandering verder versnel, het Miner gesê.
"Ons is regtig onduidelik oor hoe hierdie mikrobes met die moderne omgewing gaan omgaan," het sy gesê. "Dit is nie regtig 'n eksperiment wat ek dink enigeen van ons wil uitvoer nie."
Die beste manier van aksie, het Miner gesê, is om die ontdooiing en die breër klimaatkrisis te probeer stuit en hierdie gevare vir altyd in die permafrost begrawe te hou.
